DE102019203292A1 - Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf (1) mit einem Kältemittelverdichter (4), einem entweder als Kondensator oder Gaskühler oder als Wärmepumpen-Verdampfer betreibbaren äußeren Wärmeübertrager (5) mit zugehörigem Wärmepumpen-Expansionsorgan (AE3), einem Heizkondensator (8) oder Heizgaskühler (8), einem Verdampfer (2) und einem zugeordneten Verdampfer-Expansionsorgan (AE2), wobei zur Durchführung eines Zuheizbetriebs der Kältemittelverdichter (4) mit dem Heizkondensator (8) oder Heizgaskühler (8) verbunden wird, und der Kältemittelaustritt (KA) des Heizkondensators (8) oder Heizgaskühlers (8) mittels eines das Kältemittel auf Niederdruck expandierenden Zuheiz-Expansionsorgans (AE1, AE3, AE4, AE5) direkt und/oder indirekt mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters (4) verbunden wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf.
  • Solche Kälteanlagen sind bekannt, die sowohl in einem Wärmepumpenprozess zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums als auch in einem Kälteanlagenbetrieb zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums betreibbar sind. Im Wärmepumpenprozess wird die Zuluft, welche dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird, mittels der Wärmepumpe erwärmt.
  • So ist bspw. aus der DE 10 2012 100 525 A1 eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf bekannt. Zur Realisierung der Wärmepumpenfunktion wird ein Wärmepumpenkondensator als innerer Kondensator bzw. Heizkondensator, ein Kälteanlagen- und Wärmepumpenverdampfer und ein Chiller mit zugeordnetem Expansionsorgan als zusätzlicher Wärmepumpenverdampfer in Reihe geschaltet. Kühlmittelseitig ist dieser Chiller im Kühlwasserkreislauf zur Kühlung eines Antriebsmotors, einer Leistungselektronik und/oder einer Batterie ausgebildet. Außerdem ist für diesen Kühlwasserkreislauf ein PTC-Heizelement zur Erwärmung des Kühlwassers vorgesehen. Der Verdampfer im Klimagerät dieser Ausführungsform wird im Kälteanlagenbetrieb als Verdampfer und im Wärmepumpenprozess als Kondensator bzw. Gaskühler eingesetzt und wird somit sowohl zur Kühlung eines in die Fahrzeugkabine geleiteten Zuluftstromes als auch zu dessen Erwärmung eingesetzt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf anzugeben, mit welchem effektiv und geringem konstruktivem Aufwand ein Zuheizbetrieb durchführbar ist. Ein solcher Zuheizbetrieb (auch Dreiecksprozess genannt) wird lediglich mit einem Kältemittelverdichter, einem Expansionsorgan und einem für einen Heizbetrieb zur Verfügung stehenden Wärmeübertrager durchgeführt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Bei diesem Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf, mit folgenden Komponenten:
    • - einem Kältemittelverdichter mit einem Hochdruckausgang und einer Eintrittsseite,
    • - einem AC- und Wärmepumpenzweig mit einem entweder als Kondensator oder Gaskühler oder als Wärmepumpen-Verdampfer betreibbaren äußeren Wärmeübertrager und einem für die Wärmepumpenfunktion einsetzbaren Wärmepumpen-Expansionsorgan, wobei der AC- und Wärmepumpenzweig mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters verbindbar ist,
    • - einem Heizzweig mit einem einen Zuluftstrom für den Fahrzeuginnenraum direkt oder indirekt erwärmenden Heizkondensator oder Heizgaskühler, wobei der Heizzweig zur Durchführung eines Wärmepumpenprozesses stromaufwärts mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters und stromabwärts mit dem AC- und Wärmepumpenzweig verbindbar ist,
    • - einem Verdampferzweig mit einem Verdampfer und einem Verdampfer-Expansionsorgan, wobei der Verdampferzweig niederdruckseitig mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters und hochdruckseitig mit dem AC-und Wärmepumpenzweig verbindbar ist, und
    • - einem Wärmepumpenrückführzweig mit einem Absperrorgan, welcher stromaufwärts mit dem äußeren Wärmeübertrager verbindbar ist und stromabwärts mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters verbunden ist,
    wobei zur Durchführung eines Zuheizbetriebs
    • - der Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters mit dem Heizzweig verbunden wird, und
    • - der Kältemittelaustritt des Heizkondensators oder Heizgaskühlers mittels eines das Kältemittel auf Niederdruck expandierenden Zuheiz-Expansionsorgans direkt und/oder indirekt mit dem Wärmepumpenrückführzweig und/oder indirekt mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters verbunden wird.
  • Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden die vorhandenen Komponenten des Kältemittelkreislaufs zur Durchführung des Zuheizbetriebs entsprechend verschaltet.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Durchführung eines Zuheizbetriebs der Kältemittelaustritt des Heizkondensators oder Heizgaskühlers mittels eines ein Zuheiz-Expansionsorgan aufweisenden Zuheizzweiges direkt mit dem Wärmepumpenrückführzweig verbunden, wobei mit dem Zuheiz-Expansionsorgan das Kältemittel auf den Niederdruck expandiert wird. Der Vorteil hierbei besteht darin, dass diese Zuheizfunktion unabhängig von Umgebungstemperatur und/ oder Kühlmitteltemperaturniveau, also ohne eine externe Wärmequelle ausschließlich mit der Antriebsleistung des Verdichters durchgeführt wird.
  • Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass zur Durchführung eines Zuheizbetriebs der Kältemittelaustritt des Heizkondensators oder Heizgaskühlers mittels eines ein Reheat-Expansionsorgan aufweisenden Reheat-Zweiges mit dem Wärmepumpenrückführzweig direkt verbunden wird, wobei mit dem Reheat-Expansionsorgan als Zuheiz-Expansionsorgan das Kältemittel auf den Niederdruck expandiert wird. Der Vorteil hierbei besteht darin, dass bereits vorhandene Bauteile und Systemabschnitte für weitere Funktionen, in diesem Fall dem Heizen des Zuluftstroms für den Fahrzeuginnenraum genutzt werden können, ohne dass aufwändige und komplexe konstruktive Veränderungen an der Kälteanlage vorgenommen werden müssen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Durchführung eines Zuheizbetriebs der Kältemittelaustritt des Heizkondensators oder Heizgaskühlers mit einem einen Chiller und ein Chiller-Expansionsorgan aufweisenden Chillerzweig verbunden, wobei mit dem Chiller-Expansionsorgan als Zusatz-Expansionsorgan das Kältemittel auf Niederdruck expandiert wird. Der Vorteil hierbei besteht darin, dass wiederum bereits vorhandene Bauteile und Systemabschnitte für weitere Funktionen, in diesem Fall dem Heizen des Zuluftstroms für den Fahrzeuginnenraum genutzt werden können, ohne dass aufwändige und komplexe konstruktive Veränderungen an der Kälteanlage vorgenommen werden müssen. Weiterhin kann der Chillerzweig neben der Verwendung als Wärmequelle für einen Wasser-Wärmepumpenprozess zusätzlich mit in ihm stehenden Kühlmittel als Überbrückungskomponente für diesen Dreiecksprozess eingesetzt werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zur Durchführung eines Zuheizbetriebs folgende Verfahrensschritte durchgeführt:
    • - Verbinden des AC- und Wärmepumpenzweiges stromaufwärts mit dem Kältemittelaustrittes des Heizkondensators oder Heizgaskühlers und stromabwärts mit dem Wärmepumpenrückführzweig, und
    • - Verschließen einer dem äußeren Wärmeübertrager zugeordneten Luftklappen- oder Jalousieanordnung, derart dass ein Durchströmen des äußeren Wärmeübertragers mit einem Luftstrom verhindert wird.
  • Der Vorteil hierbei besteht darin, dass erneut bereits vorhandene Bauteile und Systemabschnitte für weitere Funktionen, in diesem Fall dem Heizen des Zuluftstroms für den Fahrzeuginnenraum genutzt werden können, ohne dass aufwändige und komplexe konstruktive Veränderungen an der Kälteanlage vorgenommen werden müssen. In diesem Fall wird der AC- und Wärmepumpenzweig mit seinem vorhandenen Luftwärmepumpen-Expansionsorgan zur Entspannung des Kältemittels auf Niederdruckniveau eingesetzt und gleichzeitig bei inaktiver luftseitigen Durchströmung des äußeren Wärmeübertragers ein dortiger Wärmeübertrag von Umgebungsluft auf das Kältemittel unterbunden.
  • Die unterschiedlichen Zuheizbetriebe können sowohl in beliebiger Weise kombiniert werden als auch gleichzeitig mit einem Wärmepumpenprozess des Kältemittelkreislaufes ausgeführt werden.
  • So ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass der Zuheizbetrieb mittels des Zuheizzweiges, des Reheat-Zweiges oder des AC- und Wärmepumpenzweiges mit einem Wasser-Wärmepumpenprozess mittels eines einen Chiller und ein Chiller-Expansionsorgan aufweisenden Chillerzweiges durchgeführt wird. Der Vorteil hierbei besteht darin, dass einerseits mindestens eine weitere Wärmequelle aktiv eingebunden wird und andererseits der Kältemittelverdichter bis an die maximale Betriebsdrehzahl herangeführt und damit die Heizleistung der Kälteanlage in einer Wärmepumpenverschaltung maximiert werden kann
  • Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Zuheizbetrieb mittels des Zuheizzweiges, des Reheat-Zweiges oder des Chiller-Zweiges mit einem Luft-Wärmepumpenprozess mittels des AC- und Wärmepumpenzweiges durchgeführt wird. Der Vorteil hierbei besteht darin, dass auch in diesem Fall einerseits mindestens eine weitere Wärmequelle aktiv eingebunden wird und andererseits der Kältemittelverdichter bis an die maximale Betriebsdrehzahl herangeführt und damit die Heizleistung der Kälteanlage in einer Wärmepumpenverschaltung maximiert werden kann.
  • Schließlich ist es auch möglich sowohl die beiden Wärmepumpenbetriebsmodi gleichzeitig mit dem Zuheizbetrieb mittels des Zuheizzweiges oder des Reheat-Zweiges durchzuführen. Der Vorteil hierbei besteht darin, dass wiederum einerseits mindestens eine weitere Wärmequelle aktiv eingebunden wird und andererseits der Kältemittelverdichter bis an die maximale Betriebsdrehzahl herangeführt und damit die Heizleistung der Kälteanlage in einer Wärmepumpenverschaltung maximiert werden kann.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der einzigen 1. Diese zeigt ein Schaltbild einer Kälteanlage für ein Fahrzeug zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Der Kältemittelkreislauf 1 der Kälteanlage 10 gemäß 1 kann sowohl in einem Kälteanlagen- oder Kühlbetrieb (kurz AC-Betrieb genannt) als auch in einem Wärmepumpenmodus (kurz WP-Betrieb genannt) betrieben werden und weist mindestens zwei Verdampfer auf, nämlich einen Verdampfer 2 und einen Chiller 3, welcher mit einem Kühlmittelkreislauf 3.0 zur Kühlung bspw. einer Hochvoltbatterie thermisch gekoppelt ist.
  • Der Kältemittelkreislauf 1 gemäß 1 besteht aus folgenden Komponenten:
    • - einem Kältemittelverdichter 4,
    • - einem als Kondensator oder Gaskühler ausgebildeten äußeren Wärmeübertrager 5 mit einem demselben in seiner Funktion als Wärmepumpenverdampfer für den Heizbetrieb zugeordneten Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3,
    • - einem inneren Wärmeübertrager 6,
    • - einem niederdruckseitigen Akkumulator 7,
    • - einem Innenraum-Verdampferzweig 2.1 mit dem als Frontverdampfer ausgebildeten Verdampfer 2 und einem vorgeschalteten Verdampfer-Expansionsorgan AE2,
    • - einem dem Verdampfer 2 nachgeschalteten Rückschlagventil R1, welches über den Akkumulator 7 und den niederdruckseitigen Abschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters 4 fluidverbunden ist,
    • - einem Chiller-Zweig 3.1 mit dem Chiller 3, einem diesem vorgeschalteten Chiller-Expansionsorgan AE1, wobei der Chiller 3 neben der Kühlung bspw. einer elektrischen Komponente des Fahrzeugs auch zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpenfunktion unter Nutzung der Abwärme mindestens einer elektrischen Komponente eingesetzt wird,
    • - einem AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 mit dem äußeren Wärmeübertrager 5 und dem Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3, wobei im Heizbetrieb der AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 stromaufwärts über das Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 mit dem Innenraum-Verdampferzweig 2.1 unter Bildung eines Knotenpunktes K4 fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein Absperrorgan A2 mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters 4 fluidverbindbar ist, während im AC-Betrieb der AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 stromaufwärts über ein Absperrorgan A4 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 4 fluidverbindbar ist,
    • - einem Heizzweig 8.1 mit einem einen Zuluftstrom L für den Fahrzeuginnenraum direkt oder indirekt erwärmenden Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8, wobei der Heizzweig 8.1 stromaufwärts über ein Absperrorgan A3 mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 4 fluidverbindbar ist und stromabwärts über ein Absperrorgan A1 mit dem Knotenpunkt K4 und damit mit dem Innenraum-Verdampferzweig 2.1 und dem AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 fluidverbindbar ist,
    • - einem Reheat-Zweig 5.2 mit einem als Expansionsventil ausgebildeten Reheat-Expansionsorgan AE4, wobei der Reheat-Zweig 5.2 stromabwärts mit dem äußeren Wärmeübertrager 5 unter Bildung eines Knotenpunktes K5 und stromaufwärts mit dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 fluidverbunden ist,
    • - einem Wärmepumpenrückführzweig 5.3 mit einem Absperrorgan A2 und einem Rückschlagventil R2, wobei der Wärmepumpenrückführzweig 5.3 stromaufwärts über einen Knotenpunkt K5 mit dem äußeren Wärmeübertrager 5 und stromabwärts über eine Knotenpunkt K3 mit dem Akkumulator 7 fluidverbindbar ist,
    • - einem Zuheizzweig 8.2 mit einem Zuheiz-Expansionsorgan AE5, wobei der Zuheizzweig 8.2 den Kältemittelaustritt KA mittels eines Knotenpunktes K1, welcher eine Verbindung zu dem Reheat-Zweig 5.2 und zu dem AC- und Wärmepumpenzweig 2 über ein Absperrorgan A1 herstellt, mit dem Wärmepumpenrückführzweig 5.3 über einen Knotenpunkt K2 fluidverbindet, wobei dieser Knotenpunkt K2 das Absperrorgan A2 mit dem Rückschlagventil R2 verbindet, und
    • - einem bspw. als Hochvolt-PTC-Heizelement ausgeführten elektrischen Heizelement 9 als direkten oder indirekten Zuheizer für einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L, welches sich in dieser Ausführungsform zusammen mit dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 und dem Verdampfer 2 in einem Klimagerät 1.1 befindet und dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 und damit auch dem Verdampfer 2 luftseitig nachgeschaltet ist, und
    • - einer dem äußeren Wärmeübertrager 5 luftseitig vorangeschalteten steuerbaren Luftklappen- oder Jalousieanordnung 5.5, welche zwischen einer offenen Stellung, bei welcher der äußere Wärmeübertrager 5 von einem Luftstrom L1 maximal beaufschlagbar ist, und einer geschlossenen Stellung, bei welcher kein Luftstrom L1 über den äußeren Wärmeübertrager 5 strömen kann, verstellbar ist.
  • Als Sensoren sind in dem Kältemittelkreislaufs 1 gemäß 1 zur Steuerung und Regelung des Systems mehrere Druck-Temperatursensoren pT1, pT2, pT3, pT4 und pT5 vorgesehen.
  • So ist dem Kältemittelverdichter 4 ein erster Druck-Temperatursensor pT1 am Hochdruckausgang zugeordnet, ferner ein zweiter Druck-Temperatursensor pT2 am Ausgang des Akkumulators 7, ein dritter Druck-Temperatursensor pT3 am Ausgang des äußeren Wärmeübertragers 5, ein vierter Druck-Temperatursensor pT4 am Ausgang des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 und schließlich ein fünfter Druck-Temperatursensor pT5 am niederdruckseitigen Ausgang des Chillers 3 angeordnet. Da die jeweiligen Funktionen dieser Druck-Temperatursensoren dem Fachmann bekannt sind, werden diese nicht näher erläutert.
  • Mit den beiden Absperrorganen A3 und A4 wird der Kältemittelstrom ausgehend von der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters 4 in Abhängigkeit des Zustandes dieser beiden Absperrorgane entweder bei offenem Absperrorgan A4 und gesperrtem Absperrorgan A3 in den äußeren Wärmeübertrager 5 geleitet oder strömt bei offenem Absperrorgan A3 und geschlossenem Absperrorgan A4 in den Heizzweig 8.1.
  • Im Folgenden soll der Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 1 nach 1 beschrieben werden.
  • Im Heizbetrieb des Kältemittelkreislaufs 1 wird unter Einsatz des äußeren Wärmeübertragers 5 als Wärmepumpenverdampfer zur Realisierung einer Luft-Wärmepumpe oder unter Einsatz des Chillers 3 zur Realisierung einer Wasser-Wärmepumpe das Absperrorgan A4 geschlossen und das Absperrorgan A3 geöffnet, so dass heißes Kältemittel in den Heizzweig 8.1 strömen kann.
  • Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des äußeren Wärmeübertragers 5 als Luft-Wärmepumpenverdampfer strömt das mittels des Kältemittelverdichters 4 verdichtete Kältemittel über das geöffnete Absperrorgan A3 zur Abgabe von Wärme an den in den Fahrgastinnenraum geführten Zuluftstrom L in den Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 und wird anschließend über das geöffnete Absperrorgan A1 mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 in den äußeren Wärmeübertrager 5 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft entspannt und strömt anschließend über den Wärmepumpenrückführzweig 5.3 bei vollständig geöffnetem Absperrorgan A2 zurück zum Kältemittelverdichter 4. Die Expansionsorgane AE1, AE2 und AE4 bleiben dabei geschlossen, ebenso wie das Zuheiz-Expansionsorgan AE5.
  • Bei diesem Luft-Wärmepumpenprozess mittels des äußeren Wärmeübertragers 5 wird dem über diesen äußeren Wärmeübertrager 5 geführten Luftstrom L1 Wärme entzogen und auf das Kältemittel übertragen.
  • Im Folgenden wird ein Heizbetrieb mittels des Chillers 3 als Wärmequelle beschrieben.
  • Zur Durchführung der Heizfunktion mittels des Chillers 3 strömt das mittels des Kältemittelverdichters 4 verdichtete Kältemittel über das geöffnete Absperrorgan A3 zur Abgabe von Wärme an einen in den Fahrzeuginnenraum geführten Zuluftstrom L in den Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 und wird anschließend über das geöffnete Absperrorgan A1 und den Knotenpunkt K4 mittels des Chiller-Expansionsorgans AE1 in den Chiller 3 zur Aufnahme von Abwärme der in dem Kühlmittelkreislauf 3.0 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten entspannt. Bei dieser Heizfunktion sind die Expansionsorgane AE3 und AE4 sowie das Zuheiz-Expansionsorgan AE5 geschlossen. Das Absperrorgan A2 des Wärmepumpenrückführzweiges 5.3 ist vollständig geöffnet, so dass im Wasser-Wärmepumpenprozess ausgelagertes Kältemittel über das Absperrorgan A2 aus dem AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 abgesaugt und über das Rückschlagventil R2 dem Akkumulator 7 zugeführt wird.
  • Neben einem solchen Heizbetrieb mittels einer Luft-Wärmepumpe oder mittels einer Wasser-Wärmepumpe (wobei beide Prozesse auch gleichzeitig, d. h. kombiniert durchgeführt werden können), ist auch ein Zuheizbetrieb in unterschiedlichsten Konfigurationen der Komponenten des Kältemittelkreislaufs 1 durchführbar. Bei einem solchen Zuheizbetrieb wird lediglich der Kältemittelverdichter 4 als Wärmequelle verwendet und dessen ins Kältemittel übertragene Antriebsleistung in eine Wärmesenke, d. h. letztlich auf den Zuluftstrom L direkt oder indirekt übertragen. Eine solche Konfiguration zur Durchführung eines Zuheizbetriebs wird auch Dreiecksprozess genannt.
  • Bei einem ersten Zuheizbetrieb als indirekter Dreiecksprozess werden der Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 sowie der Chiller 3 als Komponenten des Kältemittelkreislaufs 1 verwendet, wobei der Chiller 3 nicht aktiv, also sekundärseitig in dem Kühlmittelkreislauf 3.0 das Kühlmittel, bspw. Wasser steht, also nicht um gewälzt wird.
  • Zur Durchführung dieses ersten Zuheizbetriebs strömt das von dem Kältemittelverdichter 4 verdichtete Kältemittel bei offenem Absperrorgan A3 und gesperrtem Absperrorgan A4 in den Heizzweig 8.1 und anschließend über das geöffnete Absperrorgan A1 in den Chillerzweig 3.1, wobei mittels des Chiller-Expansionsorgans AE1 als Zuheiz-Expansionsorgan das Kältemittel auf Niederdruck entspannt wird, bevor es über den Knotenpunkt K3, den Akkum ulator 7 und den inneren Wärmeübertrager 6 zum Kältemittelverdichter 4 zurückgeführt wird. Bei diesem ersten Zuheizbetrieb ist der Kältemittelaustritt KA des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 mit dem Chiller-Expansionsorgan als Zuheiz-Expansionsorgan verbunden. Das Verdampfer-Expansionsorgan AE2, das Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3, das Reheat-Expansionsorgan AE4 sowie das Zuheiz-Expansionsorgan AE5 sind gesperrt.
  • Wenn das Kühlmittel sekundärseitig des Chillers 3 zirkuliert und auch systemseitig eine Auskühlung des Kühlmittels zulässig ist, liegt eine Wasser-Wärmepumpenfunktion vor.
  • Bei einem zweiten Zuheizbetrieb als direkter Dreiecksprozess werden der Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 sowie der Zuheizzweig 8.2 eingesetzt, indem das von dem Kältemittelverdichter 4 verdichtete Kältemittel bei geöffnetem Absperrorgan A3 und geschlossenem Absperrorgan A4 in den Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 des Heizzweiges 8.1 und anschließend über den Knotenpunkt K1 bei geschlossenem Absperrorgan A1 und geschlossenem Reheat-Expansionsorgan AE4 in den Zuheizzweig 8.2 strömt, wobei das Kältemittel mittels des Zuheiz-Expansionsorgans AE5 auf Niederdruck entspannt wird, bevor es über den Knotenpunkt K2, das Rückschlagventil R2, den Knotenpunkt K3, den Akkumulator 7 und den inneren Wärmeübertrager 6 zurück zum Kältemittelverdichter 4 strömt.
  • Zur Durchführung dieses zweiten Zuheizbetriebs entsprechen die Leitungsquerschnitte der Kältemittelleitungen zwischen den Knotenpunkten K1, K2 und K3 den Standardmaßen des Kältemittelkreislaufs 1.
  • Bei einem dritten Zuheizbetrieb als direkter Dreiecksprozess werden der Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 sowie das Reheat-Expansionsorgan AE4 als Komponenten eingesetzt. Hierzu wird das von dem Kältemittelverdichter 4 verdichtete Kältemittel über das offene Absperrorgan A3 bei geschlossenem Absperrorgan A4 in den Heizzweig 8.1 geleitet, so dass das Kältemittel aus dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 bei geschlossenem Absperrorgan A1 in den Reheat-Zweig 5.2 strömen kann. Dort wird es mittels des Reheat-Expansionsorgans AE4 als Zuheiz-Expansionsorgan über den Knotenpunkt K5 bei offenem Absperrorgan A2 in den Wärmepumpenrückführzweig 5.3 entspannt, um anschließend über den Knotenpunkt K2, das Rückschlagventil R2, den Akkumulator 7 und den inneren Wärmeübertrager 6 in den Kältemittelverdichter 4 zurück zu strömen. Bei diesem dritten Zuheizbetrieb ist der Kältemittelaustritt KA des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 mit dem Reheat-Expansionsorgan A E4 als Zuheiz-Expansionsorgan verbunden. Das Zuheiz-Expansionsorgan AE5 ist geschlossen.
  • Aufgrund des Niederdruckniveaus am Knotenpunkt K5 ist am Kältemitteleintritt des äußeren Wärmeübertragers 5 kein separates Absperrorgan erforderlich. Aufgrund des Niederdruckniveaus stellt sich im äußeren Wärmeübertrager 5 eine Verdampfungstemperatur ein, die in der Regel unterhalb der Umgebungstemperatur ist, wodurch der den äußeren Wärmeübertrager 5 durchströmenden Luftstrom L1 das dort eingelagerte Kältemittel verdampft und diese somit in einer „überhitzten Gasphase“ vorliegt.
  • Gegebenenfalls ist es jedoch möglich, dennoch ein Absperrorgan am Kältemitteleintritt des äußeren Wärmeübertragers 5 vorzusehen.
  • Bei einem vierten Zuheizbetrieb als indirekten Dreiecksprozess werden der Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 sowie der äußere Wärmeübertrager 5 als Komponenten eingesetzt. Hierzu strömt das von dem Kältemittelverdichter 4 verdichtete Kältemittel bei geöffnetem Absperrorgan A3 und geschlossenem Absperrorgan A4 in den Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 des Heizzweiges 8.1 und anschließend bei geöffnetem Absperrorgan A1 in den AC- und Wärmepumpenzweig 5.1, wobei das Chiller-Expansionsorgan AE1 und das Verdampfer-Expansionsorgan AE2 geschlossen sind. Mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 als Zuheiz-Expansionsorgan wird das Kältemittel auf Niederdruck in den äußeren Wärmeübertrager 5 entspannt und anschließend über den Knotenpunkt K5 bei geöffnetem Absperrorgan A2 in den Wärmepumpenrückführzweig 5.3 geleitet, so dass das Kältemittel über den Knotenpunkt K2, das Rückschlagventil R2, den Knotenpunkt K3, den Akkumulator 7 und über den inneren Wärmeübertrager 6 zum Kältemittelverdichter 4 zurückströmen kann. Auch in diesem vierten Zuheizbetrieb ist der Kältemittelaustritt KA des Heizkondensator 8 und Heizgaskühlers 8 mit dem Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 als Zuheiz-Expansionsorgan verbunden.
  • Ferner ist bei diesem vierten Zuheizbetrieb die steuerbare Luftklappen- oder Jalousieanordnung 5.5 geschlossen, so dass der Luftstrom L1 nicht über den äußeren Wärmeübertrager 5 strömen kann und damit ein aktiver Wärmeübertrager von der Umgebungsluft auf den äußeren Wärmeübertrager 5 und damit das Kältemittel verhindert wird. Damit wird am äußeren Wärmeübertrager 5 eine „stehende Luft“ am äußeren Wärmeübertrager 5 bei geschlossener Luftklappen- oder Jalousieanordnung 5.5 am Vorderwagen des Fahrzeugs erzeugt.
  • Es ist möglich, bei Bedarf einzelne dieser Zuheizbetriebe mit einem mittels des äußeren Wärmeübertragers 5 durchzuführenden Luft-Wärmepumpenprozess und/oder einem mittels des Chillers 3 durchzuführenden Wasser-Wärmepumpenprozess zu kombinieren.
  • So kann der zweite Zuheizbetrieb als direkter Dreiecksprozess mit dem Wasser-Wärmepumpenprozess kombiniert werden. Hierzu strömt das Kältemittel aus dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 aus dessen Kältemittelaustritt KA über den Knotenpunkt K1 in den Zuheizzweig 8.2 und anschließend in den Wärmepumpenrückführzweig 5.3, wobei das Kältemittel mittels des Zuheiz-Expansionsorgans AE5 auf Niederdruck entspannt wird. Gleichzeitig wird das Kältemittel aus dem Kältemittelaustritt KA des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 bei geöffnetem Absperrorgan A1 mittels des Chiller-Expansionsorgans AE1 in den Chiller 3 zur Wärmeaufnahme entspannt. Die beiden Kältemittelströme aus dem Reheat-Zweig 5.2 und dem Chiller 3 werden in dem Knotenpunkt K3 zusammengeführt und zum Kältemittelverdichter 4 zurückgeführt.
  • Des Weiteren kann der dritte Zuheizbetrieb als direkter Dreiecksprozess mit dem Wasser-Wärmepumpenprozess kombiniert werden. Hierzu strömt das Kältemittel vom Kältemittelaustritt KA des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 über den Reheat-Zweig 5.2 in den Wärmepumpenrückführzweig 5.3, wobei mittels des Reheat-Expansionsorgans AE4 als Zuheiz-Expansionsorgan das Kältemittel auf Niederdruck entspannt wird. Gleichzeitig wird das Kältemittel aus dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 bei geöffnetem Absperrorgan A1 mittels des Chiller-Expansionsorgans AE1 in den Chiller 3 entspannt. Die beiden Kältemittelströme aus dem Reheat-Zweig 5.2 und dem Chiller 3 werden in dem Knotenpunkt K3 zusammengeführt und zum Kältemittelverdichter 4 zurückgeführt.
  • Schließlich kann auch der vierte Zuheizbetrieb als indirekter Dreiecksprozess mit dem Wasser-Wärmepumpenprozess kombiniert werden. Hierzu strömt das Kältemittel aus dem Kältemittelaustritt KA des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 bei geöffnetem Absperrorgan A1 (Reheat-Expansionsorgan AE4 ist geschlossen) sowohl in den AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 als auch in den Chillerzweig 3.1. Hierbei wird das Kältemittel mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 als Zuheiz-Expansionsorgan auf Niederdruck in den äußeren Wärmeübertrager 5 bei geschlossener Luftklappen- oder Jalousieanordnung 5.5 entspannt, während das Kältemittel zur Aufnahme von Wärme aus dem Kühlmittel mittels des Chiller-Expansionsorgans AE1 in den Chiller 3 entspannt wird. Die beiden Teilströme werden im Knotenpunkt K3 zusammengeführt und wieder zum Kältemittelverdichter 4 zurückgeführt.
  • Im Folgenden wird die Kombination eines Zuheizbetriebs mit dem Luft-Wärmepumpenprozess beschrieben.
  • So kann der erste Zuheizbetrieb als indirekter Dreiecksprozess mit dem Luft-Wärmepumpenprozess kombiniert werden. Hierzu wird das Kältemittel bei geöffnetem Absperrorgan A1 (das Reheat-Expansionsorgan AE4 ist geschlossen) sowohl in den Chillerzweig 3.1 als auch in den AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 geleitet. Bei nicht aktivem Chiller 3, also bei stehendem Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf 3.0, wird das Kältemittel auf Niederdruck mittels des Chiller-Expansionsorgans AE1 als Zuheiz-Expansionsorgan entspannt, während das Kältemittel im AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft auf Niederdruck in den äußeren Wärmeübertrager 5 entspannt wird.
  • Hierbei ist natürlich die steuerbare Luftklappen- oder Jalousieanordnung 5.5 geöffnet.
  • Des Weiteren kann der zweite Zuheizbetrieb als direkter Dreiecksprozess ebenso mit dem Luft-Wärmepumpenprozess kombiniert werden. Hierzu strömt ein Teilstrom des Kältemittels aus dem Kältemittelaustritt KA des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 einerseits über den Knotenpunkt K1 in den Zuheizzweig 8.2 und wird dort mittels des Zuheiz-Expansionsorgans AE5 auf Niederdruck entspannt, während der andere Teilstrom des Kältemittels über das geöffnete Absperrorgan A1 (das Reheat-Expansionsorgan AE4 ist geschlossen) in den AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 strömt, wo es mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 zur Aufnahme von Wärme in den äußeren Wärmeübertrager 5 entspannt wird.
  • Schließlich kann auch der dritte Zuheizbetrieb als direkter Dreiecksprozess mit dem Luft-Wärmepumpenprozess kombiniert werden. Hierzu strömt ein Teilstrom des Kältemittels aus dem Kältemittelaustritt KA des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 in den Reheat-Zweig 5.2 während der andere Teilstrom des Kältemittels aus dem Kältemittelaustritt KA des Heizkondensators 8 oder Heizgaskühlers 8 über das geöffnete Absperrorgan A1 in den AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 strömt. Mittels des Reheat-Expansionsorgans AE4 als Zuheiz-Expansionsorgan wird der eine Teilstrom des Kältemittels auf Niederdruck entspannt und strömt über den Knotenpunkt K5 in den Wärmepumpenrückführzweig 5.3, während der andere Teilstrom des Kältemittels mittels des Wärmepumpen-Expansionsorgans AE3 zur Wärmeaufnahme in den äußeren Wärmeübertrager 5 entspannt wird. In dem Knotenpunkt K5 werden beide Teilströme zusammengeführt. Das Verdampfer-Expansionsorgan AE2 sowie das Zuheiz-Expansionsorgan AE5 sind geschlossen.
  • Eine weitere Kombinationsmöglichkeiten sieht vor, dass ein Zuheizbetrieb gleichzeitig mit einem Wasser-Wärmepumpenprozess als auch mit einem Luft-Wärmepumpenprozess durchgeführt wird.
  • So kann der über den Zuheizzweig 8.2 durchzuführende zweite Zuheizbetrieb gleichzeitig sowohl mit dem Wasser-Wärmepumpenprozess als auch mit dem Luft-Wärmepumpenprozess durchgeführt werden. Hierzu wird das aus dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 über dessen Kältemittelaustritt KA austretende Kältemittel in drei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom wird zur Durchführung des Zuheizbetriebs in den Zuheizzweig 8.2, ein zweiter Teilstrom über das geöffnete Absperrorgan A1 in den Chillerzweig 3.1 zur Durchführung des Wasser-Wärmepumpenprozesses und ein dritter Teilstrom über das geöffnete Absperrorgan A1 in den AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 zur Durchführung des Luft-Wärmepumpenprozesses geführt.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den über den Reheat-Zweig 5.2 durchzuführenden dritten Zuheizbetrieb gleichzeitig sowohl mit dem Wasser-Wärmepumpenprozess als auch mit dem Luft-Wärmepumpenprozess zu kombinieren. Hierzu wird das aus dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 über dessen Kältemittelaustritt KA austretende Kältemittel in drei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom wird zur Durchführung des Zuheizbetriebs in den Reheat-Zweig 5.2, ein zweiter Teilstrom über das geöffnete Absperrorgan A1 in den Chillerzweig 3.1 zur Durchführung des Wasser-Wärmepumpenprozesses und ein dritter Teilstrom über das geöffnete Absperrorgan A1 in den AC- und Wärmepumpenzweig 5.1 zur Durchführung des Luft-Wärmepumpenprozesses geführt.
  • Eine weitere Kombinationsmöglichkeiten besteht darin, die einzelnen Zuheizbetriebe miteinander zu kombinieren.
  • So ist es möglich den mittels des Reheat-Zweiges 5.2 durchzuführenden dritten Zuheizbetrieb und den mittels des AC- und Wärmepumpenzweiges 5.1 durchzuführenden vierten Zuheizbetrieb gleichzeitig durchzuführen, wobei der vierte Zuheizbetrieb bei geschlossener Luftklappen- oder Jalousieanordnung 5.5 durchzuführen ist.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den mittels des Reheat-Zweiges 5.2 durchzuführenden dritten Zuheizbetrieb und den mittels des Chillerzweiges 3.1 durchzuführenden ersten Zuheizbetrieb gleichzeitig durchzuführen.
  • Des Weiteren kann der mittels des Chillerzweiges 3.1 durchzuführende erste Zuheizbetrieb mit dem mittels des AC- und Wärmepumpenzweiges durchzuführenden vierten Zuheizbetrieb kombiniert werden, wobei der vierte Zuheizbetrieb bei geschlossener Luftklappen- oder Jalousie Anordnung 5.5 durchzuführen ist.
  • Ferner können auch die beiden direkten Dreiecksprozesse als Zuheizbetriebe gleichzeitig durchgeführt werden, nämlich der Zuheizbetrieb mittels des Zuheizzweiges 8.2 (zweiter Zuheizbetrieb) und der Zuheizbetrieb mittels des Reheat-Zweiges 5.2 (dritter Zuheizbetrieb).
  • Auch können der mittels des Zuheizzweiges 8.2 durchzuführende zweite Zuheizbetrieb und der mittels des AC- und Wärmepumpenzweiges 5.1 durchzuführende vierte Zuheizbetrieb gleichzeitig durchgeführt werden, wobei der vierte Zuheizbetrieb bei geschlossener Luftklappen- oder Jalousie Anordnung 5.5 durchzuführen ist.
  • Schließlich kann der mittels des Zuheizzweiges 8.2 durchzuführende zweite Zuheizbetrieb mit dem mittels des Chillerzweiges 3.1 durchzuführenden ersten Zuheizbetrieb kombiniert werden.
  • Damit ergeben sich sechs unterschiedliche Zweierkombinationen der vier Zuheizbetriebe.
  • Eine weitere vorteilhafte Kombinationsmöglichkeiten besteht darin, den mittels des Reheat-Zweiges 5.2 durchzuführenden dritten Heizbetrieb, den mittels des AC- und Wärmepumpenzweiges 5.1 durchzuführenden vierten Heizbetrieb (bei geschlossener Luftklappen- oder Jalousie Anordnung 5.5) und den mittels des Chillerzweiges 3.1 durchzuführenden ersten Heizbetrieb bei nichtaktivem Chiller 3 zu kombinieren. Damit werden drei unterschiedliche Zuheizbetriebe durchgeführt. Zusätzlich zu diesen drei gleichzeitig durchgeführten Zuheizbetrieben kann auch der mittels des Zuheizzweiges 8.2 durchzuführende zweite Zuheizbetrieb kombiniert werden, so dass alle vier beschriebenen Zuheizbetriebe als Viererkombination gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Weitere Dreierkombinationen der vier Zuheizbetriebe bestehen in einer Kombination des ersten Zuheizbetriebs, des zweiten Zuheizbetriebs und des dritten Zuheizbetriebs, in einer weiteren Kombination des zweiten Zuheizbetriebs, des dritten Zuheizbetriebs und des vierten Zuheizbetriebs und schließlich in einer letzten Kombination des ersten Zuheizbetriebs, des zweiten Zuheizbetriebs und des vierten Zuheizbetriebs. Insgesamt gibt es daher vier Dreierkombinationen der vier Zuheizbetriebe.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, wenigstens zwei Zuheizbetriebe mit einem mittels des äußeren Wärmeübertragers 5 durchzuführenden Luft-Wärmepumpenprozess und/oder einem mittels des Chillers 3 durchzuführenden Wasser-Wärmepumpenprozess zu kombinieren.
  • So können der erste und dritte Zuheizbetrieb mit dem Luft-Wärmepumpenprozess, der erste und zweite Zuheizbetrieb mit dem Luft-Wärmepumpenprozess und schließlich der dritte und vierte Zuheizbetrieb mit dem Luft-Wärmepumpenprozess kombiniert werden.
  • Der Wasser-Wärmepumpenprozess kann entweder mit dem dritten und vierten Zuheizbetrieb, dem zweiten und vierten Zuheizbetrieb oder mit dem zweiten und dritten Zuheizbetrieb kombiniert werden.
  • Schließlich ist auch eine Dreierkombination von Zuheizbetrieben mit dem Luft-Wärmepumpenprozess oder dem Wasser-Wärmepumpenprozess kombinierbar.
  • So ist der erste, zweite und dritte Zuheizbetrieb mit dem Luft-Wärmepumpenprozess oder der zweite, dritte und vierte Zuheizbetrieb mit dem Wasser-Wärmepumpenprozess kombinierbar.
  • Bei denjenigen aufgeführten Kombinationen von Zuheizbetrieben oder Kombination von Zuheizbetrieben mit indirekten Dreiecksprozessen mit für den Wärmeübertrag (noch) inaktiven Komponenten des eigentlichen Wärmepumpenprozesses, also mit dem mittels des Chillerzweiges 3.1 durchzuführenden zweiten Zuheizbetrieb und/oder mittels des AC- und Wärmepumpenzweiges 5.1 durchzuführenden vierten Zuheizbetrieb ist es möglich, direkt aus dem Zuheizbetrieb in einen Wärmepumpenprozess, d. h. in den Wasser-Wärmepumpenprozess und/oder Luft-Wärmepumpenprozess überzugehen.
  • Die Kälteanlage 10 kann auch mit einem Kältemittelkreis 1 ausgeführt werden, bei welchem der Knotenpunkt K1 in einen Knotenpunkt K1*des Zuheizzweiges 8.1 zwischen dem Absperrorgan A3 und dem Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 verlegt ist und das Zuheiz-Expansionsorgan AE5 durch ein Absperrorgan A5 ersetzt ist. Dieser dadurch zwischen dem Knotenpunkt K1 * und dem Knotenpunkt K2 entstehende Absaugzweig 5.4 dient in dieser Variante dann alleinig zur Absaugung von Kältemittel aus dem Heizzweig 8.1 bei Durchführung eines AC-Betriebs. Auch bei einem solchen Kältemittelkreislauf 1 lassen sich die oben beschriebenen Zuheizbetriebe, also der erste, dritte und vierte Zuheizbetrieb sowie die oben beschriebenen Kombinationen mit den Luft- und Wasser-Wärmepumpenprozessen durchführen.
  • Im Folgenden soll ein mit der Kälteanlage 10 durchgeführter Reheat-Betrieb beschrieben werden, welcher sowohl mit dem einen Zuheizzweig 8.2 aufweisender Kältemittelkreislauf 1 gemäß 1 als auch mit dem einen Absaugzweig 5.4 aufweisenden Kältemittelkreislauf 1 gemäß 1 durchführbar ist.
  • Bei einem Reheat-Betrieb wird der in den Fahrzeuginnenraum zugeführte Zuluftstrom L mittels des Verdampfers 2 zunächst gekühlt und damit entfeuchtet, um anschließend mit der dem Zuluftstrom L entzogenen Wärme sowie der dem Kältemittel über den Kältemittelverdichter 4 zugeführten Wärme mittels des Heizkondensators 8 oder des Heizgaskühlers 8 den Zuluftstrom L zumindest teilweise wieder zu erwärmen.
  • Ein Reheat-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 1.1 wird in Abhängigkeit der Wärmebilanz auf unterschiedliche Weise durchgeführt.
  • So wird bei ausreichender Heizleistung im Kältemittelkreislauf 1 nur der Verdampfer 2 mit Kältemittel durchströmt, indem der Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 stromabwärtsseitig mittels des geöffneten Absperrorgans A1 über das Verdampfer-Expansionsorgan AE2 mit dem Verdampfer 2 fluidverbunden wird, wobei das Chiller-Expansionsorgans AE1 gesperrt ist. Aus dem Verdampfer 2 strömt das Kältemittel über das Rückschlagventil R1, den Akkumulator 7 und den inneren Wärmeübertrager 6 wieder zurück zum Kältemittelverdichter 4, wobei die im Verdampfer 2 aufgenommene Wärme gemeinsam mit dem über den Kältemittelverdichter 4 eingetragenen Wärmestrom über den Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 wieder an den in das Fahrzeuginnere geführten Zuluftstrom L abgegeben wird. Die Expansionsorgane AE1, bei AE3 und AE4 sind hierbei vollständig geschlossen.
  • Bei einem Wärmemangel im Kältemittelkreislauf 1.1 wird zur Wärmeaufnahme zusätzlich zum Verdampfer 2 auch der Chiller 3 durch Öffnen des Chiller-Expansionsorgan AE1 und/oder der äußere Wärmeübertrager 5 durch Öffnen des Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 parallel geschaltet.
  • Bei einem Wärmeüberschuss im Reheat-Betrieb wird neben der Wärmeabgabe an den Zuluftstrom L des Fahrgastraums über den Heizkondensator 8 oder Heizgaskühler 8 zusätzlich über den äußeren Wärmeübertrager 5 Wärme an die Umgebung des Fahrzeugs abgegeben, bevor das Kältemittel über den Verdampfer 2 wieder zurück zum Kältemittelverdichter 4 strömt. Hierzu wird mittels des Reheat-Expansionsorgans AE4 des Reheat-Zweiges 5.2 das Kältemittel zur Kondensation auf einen über dem Verdampfungsdruck liegenden Zwischendruck entspannt und anschließend mittels des Verdampfer-Expansionsorgans AE2 in den Verdampfer 2 auf Niederdruck expandiert.
  • Der Vollständigkeit halber wird noch der AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 1 der Kälteanlage 10 gemäß 1 erläutert.
  • Im AC-Betrieb ist der Heizzweig 8.1 mittels des Absperrorgans A3 abgesperrt, so dass heißes Kältemittel, wie bspw. R744, nicht durch den Heizgaskühler Kondensator 8 oder Heizgaskühler 8 strömen kann. Zur Rückholung von Kältemittel aus dem inaktiven Heizzweig 8.1 wird das Zuheiz-Expansionsorgan AE5 des Zuheiz-Zweiges 8.2 oder das Absperrorgan A5 des Absaugzweiges 5.4 geöffnet und das Kältemittel kann über das Zuheiz-Expansionsorgan AE5 oder über das Absperrorgan A5 und das Rückschlagventil R2, bei gleichzeitig geschlossenem Absperrorgan A2 in Richtung des Akkumulators 7 strömen.
  • Im AC-Betrieb des Kältemittelkreislaufs 1 strömt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel ausgehend von dem Kältemittelverdichter 4 bei offenem Absperrorgan A4 in den äußeren Wärmeübertrager 5, den Hochdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6, über das vollständig geöffnete Wärmepumpen-Expansionsorgan AE3 sowie des ersten Knotenpunkt K4 in den Verdampferzweig 2.1 und/oder in den Chiller-Zweig 3.1. Aus dem Chiller-Zweig 3.1 strömt das Kältemittel über den Akkumulator 7 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 zurück zum Kältemittelverdichter 4, während das Kältemittel aus dem Verdampferzweig 2.1 über das Rückschlagventil R1 strömt und anschließend über den Akkumulator 7 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 6 ebenso zurück zum Kältemittelverdichter 4 fließen kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kältemittelkreislauf der Kälteanlage 10
    1.1
    Klimagerät
    2
    Verdampfer
    2.1
    Innenraum-Verdampferzweig
    3
    Chiller
    3.0
    Kühlmittelkreislauf des Chillers 3
    3.1
    Chillerzweig
    4
    Kältemittelverdichter
    5
    äußerer Wärmeübertrager
    5.1
    AC- und Wärmepumpenzweig
    5.2
    Reheat-Zweig
    5.3
    Wärmepumpenrückführzweig
    5.4
    Absaugzweig
    5.5
    Luftklappen- und Jalousieanordnung des äußeren Wärmeübertragers 5
    6
    innerer Wärmeübertrager
    7
    Akkumulator
    8
    Heizkondensator oder Heizgaskühler
    8.1
    Heizzweig
    8.2
    Zuheizzweig
    9
    elektrisches Heizelement
    10
    Kälteanlage
    A1
    Absperrorgan
    A2
    Absperrorgan
    A3
    Absperrorgan
    A4
    Absperrorgan
    A5
    Absperrorgan
    K1
    Abzweigpunkt
    K1*
    Abzweigpunkt
    K2
    Abzweigpunkt
    K3
    Abzweigpunkt
    K4
    Abzweigpunkt
    K5
    Abzweigpunkt
    AE1
    Chiller-Expansionsorgan
    AE2
    Verdampfer-Expansionsorgan
    AE3
    Wärmepumpen-Expansionsorgan
    AE4
    Reheat-Expansionsorgan
    AE5
    Zuheiz-Expansionsorgan
    L
    Zuluftstrom
    L1
    Luftstrom
    pT1
    erster Druck-Temperatursensor
    pT2
    zweiter Druck-Temperatursensor
    pT3
    dritter Druck-Temperatursensor
    pT4
    vierter Druck-Temperatursensor
    pT5
    fünfter Druck-Temperatursensor
    R1
    Rückschlagventil
    R2
    Rückschlagventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012100525 A1 [0003]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf (1), welcher folgende Komponenten aufweist: - einen Kältemittelverdichter (4) mit einem Hochdruckausgang und einer Eintrittsseite, - einen AC- und Wärmepumpenzweig (5.1) mit einem entweder als Kondensator oder Gaskühler oder als Wärmepumpen-Verdampfer betreibbaren äußeren Wärmeübertrager (5) und einem für die Wärmepumpenfunktion einsetzbaren Wärmepumpen-Expansionsorgan (AE3), wobei der AC- und Wärmepumpenzweig (5.1) mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters (4) verbindbar ist, - einen Heizzweig (8.1) mit einem einen Zuluftstrom (L) für den Fahrzeuginnenraum direkt oder indirekt erwärmenden Heizkondensator (8) oder Heizgaskühler (8), wobei der Heizzweig (8.1) zur Durchführung eines Wärmepumpenprozesses stromaufwärts mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters (4) und stromabwärts mit dem AC- und Wärmepumpenzweig (5.1) verbindbar ist, - einen Verdampferzweig (2.1) mit einem Verdampfer (2) und einem Verdampfer-Expansionsorgan (AE2), wobei der Verdampferzweig (2.1) niederdruckseitig mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters (4) und hochdruckseitig mit dem AC-und Wärmepumpenzweig (5.1) verbindbar ist, und - einen Wärmepumpenrückführzweig (5.3) mit einem Absperrorgan (A2), welcher stromaufwärts mit dem äußeren Wärmeübertrager (5) verbindbar ist und stromabwärts mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters (4) verbunden ist, wobei zur Durchführung eines Zuheizbetriebs - der Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters (4) mit dem Heizzweig (8.1) verbunden wird, und - der Kältemittelaustritt (KA) des Heizkondensators (8) oder Heizgaskühlers (8) mittels eines das Kältemittel auf Niederdruck expandierenden Zuheiz-Expansionsorgans (AE1, AE3, AE4, AE5) direkt und/oder indirekt mit dem Wärmepumpenrückführzweig (5.3) und/oder indirekt mit der Eintrittsseite des Kältemittelverdichters (4) verbunden wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem zur Durchführung eines Zuheizbetriebs der Kältemittelaustritt (KA) des Heizkondensators (8) oder Heizgaskühlers (8) mittels eines ein Zuheiz-Expansionsorgan (AE5) aufweisenden Zuheizzweiges (8.2) direkt mit dem Wärmepumpenrückführzweig (5.3) verbunden wird, wobei mit dem Zuheiz-Expansionsorgan (AE5) das Kältemittel auf den Niederdruck expandiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem zur Durchführung eines Zuheizbetriebs der Kältemittelaustritt (KA) des Heizkondensators (8) oder Heizgaskühlers (8) mittels eines ein Reheat-Expansionsorgan (AE4) aufweisenden Reheat-Zweiges (5.2) mit dem Wärmepumpenrückführzweig (5.3) direkt verbunden wird, wobei mit dem Reheat-Expansionsorgan (AE4) als Zuheiz-Expansionsorgan das Kältemittel auf den Niederdruck expandiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Durchführung eines Zuheizbetriebs der Kältemittelaustritt (KA) des Heizkondensators (8) oder Heizgaskühlers (8) mit einem einen Chiller (3) und ein Chiller-Expansionsorgan (AE1) aufweisenden Chillerzweig (3.1) verbunden wird, wobei mit dem Chiller-Expansionsorgan (AE1) als Zusatz-Expansionsorgan das Kältemittel auf Niederdruck expandiert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Durchführung eines Zuheizbetriebs folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: - Verbinden des AC- und Wärmepumpenzweig (5.1) stromaufwärts mit dem Kältemittelaustrittes (KA) des Heizkondensators (8) oder Heizgaskühlers (8) und stromabwärts mit dem Wärmepumpenrückführzweig (5.3), und - Verschließen einer dem äußeren Wärmeübertrager (5) zugeordneten Luftklappen- oder Jalousieanordnung (5.5), derart dass ein Durchströmen des äußeren Wärmeübertragers (5) mit einem Luftstrom (L1) verhindert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem ein Wasser-Wärmepumpenprozess mittels eines einen Chiller (3) und ein Chiller-Expansionsorgan (AE1) aufweisenden Chillerzweiges (3.1) durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 6, bei welchem ein Luft-Wärmepumpenprozess mittels des AC- und Wärmepumpenzweiges (5.1) durchgeführt wird.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022084322A1 (de) * 2020-10-20 2022-04-28 Audi Ag Verfahren zum betreiben einer kälteanlage mit wärmepumpenfunktion und regenerationsfunktion für wärmequellen, kälteanlage und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage
DE102020130912A1 (de) 2020-11-23 2022-05-25 Audi Aktiengesellschaft Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug mit einer einzigen niederdruckseitigen Sensoreinrichtung
EP4083540A1 (de) * 2021-04-28 2022-11-02 Nio Technology (Anhui) Co., Ltd Elektrisches fahrzeugkabinenheizsystem und steuerverfahren dafür
WO2023104363A1 (de) * 2021-12-06 2023-06-15 Audi Ag Verfahren zum betreiben eines kältemittelkreises eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040129012A1 (en) * 2002-01-14 2004-07-08 Feuerecker Guenther Heating/cooling circuit for an air-conditioning system of a motor vehicle, air-conditioning system and a method for controlling the same
DE102010042127A1 (de) * 2010-10-07 2012-04-12 Audi Ag Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges
DE102012100525A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
CN104121720A (zh) * 2013-04-26 2014-10-29 中国科学院理化技术研究所 一种采用空气源热泵的电动汽车空调系统
JP2019001244A (ja) * 2017-06-13 2019-01-10 サンデンホールディングス株式会社 車両用空気調和装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4600212B2 (ja) * 2005-08-23 2010-12-15 株式会社デンソー 超臨界冷凍サイクル装置
JP2008191244A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Canon Inc 撮像機器
KR100956550B1 (ko) * 2008-12-11 2010-05-10 에스에이비(주) 제상 기능을 갖는 히트펌프 냉난방 시스템
CN202229328U (zh) * 2011-07-23 2012-05-23 济源市贝迪地能中央空调设备有限公司 一种超低温热源热泵型电动汽车空调系统
DE102011118162C5 (de) * 2011-11-10 2020-03-26 Audi Ag Kombinierte Kälteanlage und Wärmepumpe und Verfahren zum Betreiben der Anlage mit funktionsabhängiger Kältemittelverlagerung innerhalb des Kältemittelkreislaufes
CN103998874B (zh) * 2011-12-19 2016-07-06 丰田自动车株式会社 冷却装置
CN102538299B (zh) * 2012-01-18 2014-03-26 上海汉福空气处理设备有限公司 热泵式可调温湿度机组
WO2014002251A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 三菱電機株式会社 ヒートポンプ装置、ヒートポンプシステム、空気調和機および冷凍機
DE102012108731B4 (de) * 2012-09-17 2022-10-06 Audi Ag Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
JP6065637B2 (ja) * 2013-02-20 2017-01-25 株式会社デンソー 冷却システム
KR101714459B1 (ko) * 2013-08-22 2017-03-10 한온시스템 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
DE102013021360B4 (de) * 2013-12-05 2022-12-08 Audi Ag Thermomanagementsystem eines Kraftfahrzeugs und korrespondierendes Verfahren zum Betreiben eines Thermomanagementsystems eines Kraftfahrzeugs
CN103743156B (zh) * 2014-01-06 2016-08-17 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 热泵系统
DE102016005782B4 (de) * 2016-05-11 2018-10-18 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf
KR101836272B1 (ko) * 2016-06-20 2018-03-08 현대자동차 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
CN208170776U (zh) * 2018-03-19 2018-11-30 吉林大学 一种补气式电动汽车热泵空调系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040129012A1 (en) * 2002-01-14 2004-07-08 Feuerecker Guenther Heating/cooling circuit for an air-conditioning system of a motor vehicle, air-conditioning system and a method for controlling the same
DE102010042127A1 (de) * 2010-10-07 2012-04-12 Audi Ag Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges
DE102012100525A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 Visteon Global Technologies Inc. Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf mit einer Kälteanlagen- und einer Wärmepumpenschaltung
CN104121720A (zh) * 2013-04-26 2014-10-29 中国科学院理化技术研究所 一种采用空气源热泵的电动汽车空调系统
JP2019001244A (ja) * 2017-06-13 2019-01-10 サンデンホールディングス株式会社 車両用空気調和装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022084322A1 (de) * 2020-10-20 2022-04-28 Audi Ag Verfahren zum betreiben einer kälteanlage mit wärmepumpenfunktion und regenerationsfunktion für wärmequellen, kälteanlage und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage
DE102020130912A1 (de) 2020-11-23 2022-05-25 Audi Aktiengesellschaft Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion für ein Kraftfahrzeug mit einer einzigen niederdruckseitigen Sensoreinrichtung
EP4083540A1 (de) * 2021-04-28 2022-11-02 Nio Technology (Anhui) Co., Ltd Elektrisches fahrzeugkabinenheizsystem und steuerverfahren dafür
WO2023104363A1 (de) * 2021-12-06 2023-06-15 Audi Ag Verfahren zum betreiben eines kältemittelkreises eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug

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